12.4 机械效率 计算专题练习-2025-2026学年人教版物理八年级下学期

**基本信息** 聚焦机械效率计算，通过13道典型题覆盖滑轮组（竖直/水平）、斜面、辘轳等机械模型，以递进式设问构建“概念-公式-应用”逻辑链，强化能量观念与模型建构能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础计算|6题（如1、3、6）|直接考查W有、W总、P基本公式|从有用功（Gh/f摩s）、总功（Fs/Pt）概念出发，推导机械效率公式| |综合应用|7题（如5、9、13）|结合实际场景（建筑/冬奥），涉及n确定、额外功分析|通过不同机械模型（动滑轮/斜面），建立“机械类型-力距关系-效率影响因素”推导链条|

12.4机械效率计算专题练习 一、计算题 1．如图所示，重为10N的物体A通过滑轮在力F作用下2s内匀速上升1m，不计滑轮与绳之间的摩擦。 (1)求有用功及其功率。 (2)若滑轮重2N，求物体A匀速上升时滑轮工作的机械效率。（保留0.1%） 2．盾构机可以实现一边挖掘隧道，一边在隧道内壁安装盾构管片，如图所示。某盾构机满负荷工作时，最大推进力F是，向前推进0.05m，盾构机推进的总功是。安装的某个管片有效承压面积是5m2，管片承受的压强是。求： (1)该管片承受的压力F压； (2)推进力做的功； (3)盾构机推进的机械效率。 3．工人用如图所示装置在6s内将质量为60kg的货物匀速提升1m，此过程中拉力的功率为200W。不计绳重和轮与轴的摩擦。g取10N/kg，求： (1)此过程中的有用功； (2)工人所用的拉力； (3)滑轮组的机械效率。 4．小强用如图所示滑轮组向楼上搬重物A。他在绳子自由端用200N竖直向下的力，将重为360N的物体A在10s内匀速提升了2m。求： (1)拉力的功率； (2)拉力所做的额外功； (3)匀速提升物体时的机械效率。 5．如图甲所示是被称为城市“蜘蛛人”的高空作业师傅，他们使用的拉索模型如图乙所示，已知吊篮的质量为30kg；工人以及工具的总重为720N，绳子自由端的拉力F大小为400N。在拉力F的作用下，吊篮在10s内上升了2m，不计绳重和摩擦，g=10N/kg。 (1)人和工具重力做的有用功是多少； (2)拉力F做功的功率是多少； (3)整个滑轮组的机械效率是多少。 6．利用斜面将一个重600N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力，拉动的距离，物体提升的高度。 (1)此过程中拉力做的功是多少？ (2)该斜面的机械效率？ (3)物体受到的摩擦力？ 7．早在3000年前我们的祖先就设计了结构很合理的辘轳，通常用于从井中提水。如图所示是古代民间的提水设施辘轳，由辘轳头、支架、井绳、水桶等部分构成。某次取水时井绳拉着质量为13kg的水缓慢上升了4m，水桶的重力为12N，在这一过程中，人做的总功为600J，g取10N/kg。在此次取水的过程中，求： (1)人做的有用功； (2)辘轳的机械效率（结果保留到整数）； (3)人克服井绳重力与摩擦阻力做的功是多少？ 8．某工地在项目施工过程中，要用到如图甲所示的塔吊搬运建筑材料，塔吊上的滑轮部分如图乙所示。某次将质量为的重物匀速提高，用时，滑轮组钢索自由端的拉力为，，求： (1)提升重物所做的有用功； (2)滑轮组钢索自由端的功率； (3)滑轮组的机械效率（保留一位小数）。 9．小科同学家装修新房，他看到工人师傅使用如图所示的一种自制的简易起重装置向楼上吊装很重的装修材料，该装置简单易制、方便快捷，大大减少了工人搬运材料的劳动强度。小科观察到电动机的输出功率为800W，将质量为100kg的水泥匀速提升到10m高的位置用时15s。假设电动机的输出功率恒定不变，请你帮小科完成下列问题：（g取10 N/kg） (1)此次吊装过程中绳子自由端移动的速度是多大？ (2)电动机对绳子的拉力是多大？ (3)该滑轮组的机械效率是多大？ 10．如图所示，工人师傅用100N的拉力将重500N的物体A沿水平方向在1s内匀速移动了10cm，已知运动过程中物体A受到的摩擦力是物重的0.3倍，不计绳重和滑轮间的摩擦，求： (1)绳端拉力做功的功率； (2)动滑轮重力； (3)此滑轮组的机械效率。 11．在建筑工地上，工人师傅需要将一块重为的建材从地面匀速下放到深的地基中。如图所示的滑轮组装置被用于这项工作，该滑轮组由两个定滑轮和一个动滑轮组成，动滑轮重300N。假设绳子能承受的最大拉力为，且不计绳重和摩擦。求： (1)在匀速下放建材的过程中，绳子自由端的拉力是多少？ (2)该滑轮组在下放这块建材时的机械效率是多少？ (3)在不超过绳子承受拉力的前提下，此滑轮组最多能下放多少的建材？ 12．北京冬奥会开幕式既展现当代中国形象又富有冬奥特色，给世界留.下美好的奥运记忆。在北京冬奥会场馆建设过程中，某建筑工人使用了如图所示的装置运送建筑材料，这位建筑工人的重力为600N，当篮内的建筑材料质量为16kg时，人对绳子的拉力为110N。吊篮在拉力的作用下10s内匀速上升了3m，不计吊篮重、绳重和摩擦。求： (1)绳子自由端移动的距离。 (2)人的拉力做功的功率。 (3)动滑轮的重力。 (4)用此滑轮组运送建筑材料时，滑轮组的机械效率的最大值是多少? 13．生活中有些低层建筑没有电梯，房屋装修时聪明的工人师傅常用滑轮组提升重物。工人用如图甲所示的滑轮组将400N的重物匀速提起，拉力。重物上升的高度h与所用时间t的关系图象如图乙所示，不计绳重和摩擦。已知工人的质量为80kg，每只脚与水平地面的接触面积为（g取）。求： (1)在匀速提升重物的过程中，工人拉绳子的速度； (2)工人未提升重物正常站在地面上时，对地面的压强； (3)不考虑绳子的承重，该滑轮组的最大机械效率。 12.4机械效率计算专题练习参考答案 1．(1)10J，5W (2)83.3% 【详解】（1）有用功为 有用功的功率为 （2）由图可知，利用动滑轮提升重物，拉力做的总功为 滑轮工作的机械效率为 2．(1) (2) (3)30% 【详解】（1）该管片承受的压力 （2）推进力做的功 （3）盾构机推进的机械效率 3．(1)600J (2)400N (3)50% 【详解】（1）货物重力G=mg=60kg×10N/kg=600N 此过程中的有用功W有用=Gh=600N×1m=600J （2）由题图可知，滑轮组的绳子承重股数为n=3，绳子自由端移动的距离为 总功为W总=Pt=200W×6s=1200J 工人所用的拉力 （3）滑轮组的机械效率 4．(1)80W (2)80J (3)90% 【详解】（1）如图，有两根绳承担物体，，绳子自由端移动的距离 拉力做的功 拉力的功率 （2）使用滑轮组做的有用功 拉力所做的额外功 （3）匀速提升物体时的机械效率 5．(1)1440J (2)240W (3)60% 【详解】（1）人和工具重力做的有用功为W有=Gh=720N×2m=1440J （2）由图可知，滑轮组的动滑轮绕绳子的段数n=3，拉力F做的总功为W总=Fs=Fnh=400N×3×2m=2400J 拉力F做功的功率为 （3）整个滑轮组的机械效率 6．(1)1500J (2) (3)60N 【详解】（1）拉力做的功是 （2）有用功 该斜面的机械效率是 （3）额外功为 由得，物体受到的摩擦力为 7．(1)520J (2)87% (3)32J 【详解】（1）水的重力为 克服水的重力做的有用功为 （2）机械效率为 （3）总功等于有用功和额外功之和，额外功包括三部分：克服水桶重力做功、克服井绳重力做功、克服摩擦做功。 克服水桶重力做的额外功 总额外功 因此克服井绳重力和摩擦的功 8．(1) (2) (3) 【详解】（1）重物重力为 则提升重物所做的有用功 （2）由图可知，滑轮组有效绳子段数，则钢索自由端移动距离为 则滑轮组钢索自由端的拉力做功为 则滑轮组钢索自由端的功率 （3）滑轮组的机械效率 9．(1) (2)400N (3)83.3% 【详解】（1）由图可知，滑轮组有3段绳子承担着物重，绳子自由端移动的距离为 所以绳子自由端移动的速度为 （2）由得，电动机对绳子的拉力是 （3）该滑轮组的机械效率是 10．(1)20W (2)50N (3)75% 【详解】（1）由图可知，n=2，物体A沿水平方向在1s内匀速移动了10cm，则拉力移动的距离为20cm，绳端拉力做功的功率 （2）运动过程中物体A受到的摩擦力是物重的0.3倍，则摩擦力为 A做匀速直线运动，所以受到的拉力等于滑动摩擦力，则 解得 （3）此滑轮组的机械效率 11．(1) (2) (3) 【详解】（1）由图知，承担物重的绳子段数。不计绳重和摩擦，根据公式（是建材重力，是动滑轮重力），将，，代入，可算出拉力 （2）该滑轮组在下放这块建材时的机械效率为 （3）不计绳重和摩擦，根据变形得 将，，代入，可算出最大建材重力为 12．(1)6m (2)66W (3)60N (4) 【详解】（1）由图可知绳子的有效段数n=2，吊篮在拉力的作用下10s内匀速上升了3m，绳子通过的距离为 s绳=nh=2×3m=6m （2）则人的拉力做的功为 W总=Fs=110N×6m=660J 人的拉力做功的功率为 （3）建筑材料的重力为 G=mg=16kg×10N/kg=160N 根据 动滑轮重 G动=2F-G=2×110N-160N=60N （4）依题意，人所能施加的最大拉力等于人的重力，即 Fmax=G人=600N 则提升物体的最大重力为 Gmax=2Fmax-G动=2×600N-60N=1140N 当提升物体的重力最大，该滑轮组有最大机械效率，机械效率的最大值为 13．(1) (2) (3) 【详解】（1）物体升高的速度为 如图，由2段绳子吊着动滑轮，在匀速提升重物的过程中，工人拉绳子的速度为 （2）工人未提升重物正常站在地面上时，对地面的压强为 （3）不计绳重和摩擦，则动滑轮的重力为 不考虑绳子的承重，人对绳子最大拉力等于人的重力，大小为 该滑轮组可提升的物重最大为 该滑轮组的最大机械效率为 学科网（北京）股份有限公司 $